Générer une enzyme

Salut !

Tout d’abord je ne suis pas expert du sujet.

Comme tu le disais les micro-organismes sont utilisés entre autres pour produire des enzymes. En fait, la diversité des micro-organismes et du vivant est (très) vaste. On essaye d’utiliser un maximum les micro-organismes plutôt que les macro, comme les plantes, pour la synthèse d’enzymes car c’est plus simple à industrialiser avec de meilleurs rendements.

Pour produire des enzymes, on peut faire de l’ingénierie génétique qui se base sur le constat que comme le génome des micro-organismes est très très varié, certaines enzymes qui sont "naturellement" synthétisées sont très proches des enzymes souhaitées. On va donc chercher à faire tendre le génome des dits-organismes vers un qui nous arrange. Cela peut passer par des mutations naturelles (dans un milieu avec une pression de sélection qui favoriserait l’émergence du caractère recherché), ou bien par du génie génétique pour modifier directement certaines séquences ou ajouter complètement un gène. Cela peut te permettre d’obtenir un ADN modifié dont la transcription des gènes d’intérêts puis leur traduction te donne la protéine/enzyme recherchée !

Ensuite pour vérifier que les molécules synthétisées sont les bonnes on revient à de l’analyse de molécule (Western blot par exemple)

Un problème de ces méthodes c’est qu’il est nécessaire d’avoir un organisme qui peut rester stable (aka il ne meurt pas), ce qui n’est pas toujours le cas avec les modifications génétiques ("naturelles" ou non).

N’hésitez pas à me corriger si ce n’est pas 100% correct

Salut,

En plus de la stratégie "traditionnelle" de modifier des bactéries pour qu’elles fassent le boulot de synthèse pour nous, il y a un gros pan de la recherche en chimie organique qui s’intéresse à la synthèse de protéines in vitro. Les avantages sont énormes par rapport à l’utilisation de bactéries : plus rapide, il n’y a pas le soucis de garder des bactéries en vie (donc on peut faire ce qu’on veut comme protéine), et le contrôle sur les conditions chimiques est beaucoup plus fin. Évidemment, c’est aussi beaucoup plus difficile à mettre en place parce qu’on se cogne la synthèse à la main au lieu de laisser faire les mécanismes déjà présents dans une bactérie vivante. Un exemple peut être trouvé ici : https://doi.org/10.1002/pep2.24198

Vaste sujet ! Je confirme globalement ce que @Solorme

Deux éléments de réponse additionnels (je suis chimiste, donc je vois les choses à l’échelle moléculaire ):

1. Au niveau de la synthèse des dites protéines, c’est en fait relativement simple: modifier le génome d’une bactérie (Esterichia Coli en tête), c’est assez simple, et il existe des procédures standards pour ça. Une fois le génome intégré, on laisse la bactérie vivre et puis on en détruit les parois pour récupérer le résultat. Il faut évidement utiliser des méthodes de séparation pour récupérer la protéine d’intérêt au beau milieu de cette soupe de morceau de bactérie, mais on peut utiliser une autre astuce: on rajoute au génome de la protéine d’intérêt un his-tag, c’est à dire une petite chaine d’acide aminés (histidine, pour ne pas les nommer) qui ne se retrouve pas dans la nature et qui va "s’accorcher" préférentiellement sur les parois d’une colonne ou on fait passser le mélange. À un ou deux détails près, on récupère alors notre protéine pure, et voilà, comme disent les anglais

2. Ceci dit, avoir la protéine, ou plus spécifiquement ici l’enzyme, ne veut pas dire que tu sais à quoi elle sert¹ (même si c’est de plus en plus rare) ou qu’elle va faire exactement ce que tu veux.

   Aparté: Sauf qu’il faut savoir qu’une enzyme, c’est (à peu près) 90% de structure et 10% d’acide aminés utiles. Tu sais probablement qu’une protéine, c’est une longue chaine d’acide aminés qui se replie en une espèce de pelote de laine. La forme de cette pelote de laine est dictée en partie par les acides aminés qu’elle contient (raison pour laquelle Alpha-Fold fonctionne bien², d’ailleurs). Le but d’une enzyme étant de catalyser (= aider) une réaction chimique, certain des acides aminés vont prendre par à la réaction. Le reste est "juste" là pour positionner les acides aminés avec une certaine orientation.

   Ces acides aminés important forment ce qu’on appelle le "site actif" de la protéine. Et dans le cas qui nous occupe, c’est plus ces acides aminés là qui nous intéresse que le reste (même si la forme de la protéine joue un rôle important). Du coup, il va falloir réussir à prendre une "photographie" de ces acides aminés positionnés en 3 dimensions (ce qu’on peut faire avec Alpha-Fold, mais aussi avec la crystalographie de protéines, qui pour le coup est une technique qui permet réellement de "voir" les acides aminés), et on va pouvoir essayer de comprendre le rôle de chacun des acides aminés du site actif. Et une fois qu’on à compris, on peut réaliser des simulation ou l’on mute l’un ou l’autre acide aminés pour essayer de changer ou d’améliorer la réaction, puis une fois qu’on a fini, on synthétise un nouveau génome avec les modifications suggérées, et back to step 1, comme dise nos amis les français

Edit: grillé par @adri1, mais j’apporte aussi d’autres éléments, donc je poste quand même